Este documento discute melhoramento genético de espécies alógamas, incluindo conceitos como estrutura genética de populações, seleção de híbridos, obtenção de linhagens e grupos heteróticos. O documento fornece exemplos de como essas técnicas são usadas para melhorar características como produtividade em culturas como milho.

1. LGN 313
Melhoramento Genético
Professores: Antonio Augusto Franco Garcia
José Baldin Pinheiro
Natal Antônio Vello
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
Departamento de Genética - ESALQ/USP
Segundo semestre - 2010
aafgarci@esalq.usp.br
baldin@esalq.usp.br
naavello@esalq.usp.br

2. Melhoramento de
Espécies Alógamas

3. Introdução
Espécies alógamas
Reprodução: fecundação cruzada (mais de 95% de
cruzamentos).
Definição: “Comunidade reprodutiva composta de
organismos de fertilização cruzada, os quais participam de
um mesmo conjunto de genes” (Dobzhansky, 1951).

4. Introdução
Exemplos:
Cereais: Milho, milheto, girassol, centeio...

5. Introdução
Exemplos:
Hortaliças (cebola, cenoura, beterraba e as brássicas):

6. Introdução
Exemplos:
Frutíferas: maçã, kiwi, maracujá, manga

7. Introdução
Mecanismos que favorecem a alogamia
• Monoicia: milho
• Dioicia: kiwi e araucária
• Protoginia
frutíferas (abacate)
• Protandria
• Auto-incompatibilidade: brássicas e cacau

8. Estrutura Genética
Estrutura genética:
Determinada pela forma de acasalamento.
Populações de espécies alógamas:
Indivíduos “trocam” genes por ocasião da reprodução;
uma população partilha de um mesmo conjunto gênico
através das gerações.

9. Estrutura Genética
Considerando 1 loco com dois alelos:
f  A= p f a=q
pq=1
Gametas ♀
p(A) q(a)
Gametas ♂ p(A) p2 (AA) pq (Aa)
q(a) pq (Aa) q2 (aa)
Cruzamentos ao acaso

10. Estrutura Genética
Proporção gamética na geração seguinte:
2
f  A= p 1/2 2pq
2
f  A= p  pq
2
Novamente:
f  A= p  p1− p AA = p2
2 2
f  A= p  p− p = p Aa = pq
Assim, f a=q Aa = q2
Na ausência de seleção, mutação, migração e oscilação
genética, a estrutura das populações permanece inalterada
através das gerações: EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG.

11. Estrutura Genética
Conseqüências da alogamia:
1. Indivíduos da população têm vários locos heterozigóticos:
permanência de alelos recessivos deletérios e/ou letais
na população (carga genética);
2. Depressão por endogamia acentuada devido a
heterozigose e carga genética elevada;
3. Parentais não transferem integralmente o genótipo a
descendência; estes são formados a cada geração
aleatoriamente;

12. Estrutura Genética
Conseqüências da alogamia:
4. Variabilidade genética associada a homozigose e
heterozigose;
5. Nos programas de melhoramento de espécies alógamas,
utiliza-se normalmente da endogamia obtida
artificialmente, mas no final do processo a alogamia
natural deve ser restaurada;

13. Estrutura Genética
Conseqüências da alogamia:
6. Como os genitores não transferem o genótipo aos
descendentes, o melhoramento destas espécies visa
aumentar a freqüência dos alelos favoráveis, e com isto
melhorar o comportamento da população;
7. A fixação de genótipos é feita através do método de
híbridos, que são obtidos via endogamia e posterior
hibridação.

14. Seleção de Híbridos
Base Genética:
Espécies alógamas que não podem ser propagadas
vegetativamente (ex: milho e girassol)
seleção feita via endogamia-hibridação
(método de obtenção de híbridos).

15. Seleção de híbridos
Genótipos
inferiores Genótipos
superiores
Objetivo: selecionar e reproduzir os genótipos das
plantas superiores.

16. Seleção de Híbridos
Procedimentos:
1. As plantas são submetidas a endogamia até se obterem
linhagens homozigóticas ou puras que podem ser
reproduzidas indefinidamente;
2. As diferentes linhagens homozigóticas são cruzadas e os
melhores híbridos são selecionados;
3. Os híbridos selecionados podem ser sempre obtidos uma
vez que as linhagens são passíveis de manutenção

17. Seleção de Híbridos
Linhagem B73 (esquerda), o híbrido B73 x
Mo17 (centro) e linhagem Mo17 (direita).
Universidade de Nebraska (2004)
Linhagem B73 (esquerda), linhagem Mo17 (centro) e
o híbrido B73 x Mo17 (direita).
Universidade de Nebraska (2004)

18. Seleção de Híbridos
Observação:
O híbrido selecionado refere-se a um genótipo já
existente na população, que é apenas identificado e
fixado. Portanto, o programa de híbridos não gera
novos genótipos.

19. Seleção de híbridos
Populações base:
Os híbridos são, geralmente, obtidos de cruzamentos de
linhagens oriundas de Grupos Heteróticos diferentes,
visando explorar a heterose.
Os híbridos formados por cruzamentos de linhagens
oriundas de diferentes grupos heteróticos apresentarão
performances superiores daqueles híbridos formados por
cruzamentos de linhagens oriundas do mesmo grupo
heterótico (Hallauer et al., 1988).

20. Exemplo 1
Duas linhagens homozigotas (podem ser reproduzidas):
L1: AAbbCCDDeeff L2: aaBBccDDeeFF
Gametas: AbCDef Gametas: aBcDeF
L1xL1: AAbbCCDDeeff = L1 L2xL2: aaBBccDDeeFF = L2
Híbrido L1xL2: AaBbCcDDeeFf

21. Exemplo 02
Depressão por endogamia e heterose em milho

22. Exemplo 03
Evolução da área de produção de grãos no Brasil
(Fonte Contini, 1999)

23. Exemplo 04
Produtividade de milho nos EUA

24. Tipos de Híbridos
Híbrido simples: cruzamento de 2 linhagens
L1 x L2
HS
Híbrido tríplo: cruzamento de 1 HS com 1 linhagem
L1 x L2
HS x L3
HT

25. Obtenção de Linhagens
Problemas:
• Depressão por endogamia muito acentuada para caracteres de
baixa herdabilidade, tais como a produtividade.
•A linhagem deve ter um nível mínimo de performance para ser
considerada aceitável.
• Não há correlação entre o comportamento das linhagens e
seus híbridos.
• Com n linhagens tem-se:

26. O b t e n ç ã o d e lin h a ge n s
Com n linhagens tem-se:
n n−1
HS=
2
nn−1n−2
HT =
2
nn−1n−2
HD=
8

27. O b t e n ç ã o d e lin h a ge n s
Não é possível obter e avaliar todos os genótipos!

28. Seleção de linhagens para
capacidade geral de
combinação
As linhagens obtidas são cruzadas com um testador (variedade,
linhagem), e os cruzamentos são avaliados em experimentos com
repetições. Com base nos resultados dos experimentos, são
selecionadas as linhagens cujos cruzamentos apresentaram melhor
comportamento.

29. Predição de híbridos
HT(AB)(C)=(1/2)(HS(AC)+HS(BC))
HD(AB)(CD)=(1/4)(HS(AC)+HS(AD)+HS(BC)+HS(BD))
Logo, tendo-se os comportamentos dos híbridos simples, pode-se
predizer o comportamento de todos os híbridos triplos e duplos possíveis.

30. Grupos Heteróticos
População A População B
P 1P 2
Heterose=F 1− 
2
PA PB
linhagens linhagens
HÍBRIDO